(57)【要約】【課題】従来のネマチック液晶の配向技術で必要であった配向膜の使用、基材の表面処理という事前処理を施すことなくかつ液晶の物性を変化させることなく持続的に配向する方法を提供することを目的とする。【解決手段】基材上に、少なくともネマチック液晶性化合物およびゲル化剤を含む塗布液を溶融させた状態でせん断をかけながら塗布し、溶融したゲル化剤をゲル化し、その後ネマチック液晶性化合物を液晶状態にするとともに配向させることを特徴とするネマチック液晶素子の製造方法とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に、少なくともネマチック液晶性化合物およびゲル化剤を含む塗布液を溶融させた状態でせん断をかけながら塗布し、溶融したゲル化剤をゲル化し、その後ネマチック液晶性化合物を液晶状態にするとともに配向させることを特徴とするネマチック液晶素子の製造方法。
【請求項２】
前記塗布液を、ゲル化剤のゲル化温度より２〜１２℃高温条件下で、ゲル化温度より低い基材上に塗布することを特徴とする請求項１に記載のネマチック液晶素子の製造方法。
【請求項３】
前記ゲル化剤が、塗布方向に繊維状集合体を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のネマチック液晶素子の製造方法。
【請求項４】
前記ネマチック液晶性化合物が、前記繊維状集合体の形成方向に平行に配向することを特徴とする請求項３に記載のネマチック液晶素子の製造方法。
【請求項５】
前記ネマチック液晶性化合物が重合性液晶化合物を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のネマチック液晶素子の製造方法。
【請求項６】
前記塗布液が、重合性化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５に記載のネマチック液晶素子の製造方法。
【請求項７】
せん断をかけながら塗布することによりネマチック液晶性化合物を配向させた後、重合固定化することを特徴とする請求項５または６に記載のネマチック液晶素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はネマチック液晶素子の製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
ネマチック液晶性化合物を配向させたネマチック液晶素子は、様々な用途に用いられいる。その配向方法としては、例えばガラス基板またはフィルム上に配向膜を塗布しラビング処理した後ガラス基板またはフィルム上にネマチック液晶を塗布または注入し配向する方法が知られている。
【０００３】
また、配向膜の塗布及びラビング処理した基板上にスメクチック液晶の配向構造を利用して形成させ、重合性ゲル化剤の異方的構造物を重合することで、得られた構造が液晶の配向を規制する働きを有することが、特許文献１に記載されている。この他には、光配向膜の利用、前処理としてＳｉＯを真空蒸着法により異方性を持たせる処理を施すことなどが知られている。
【０００４】
しかしながら、上記いずれの方法においてもネマチック液晶を配向するために基材の表面処理という事前処理が必要であるという問題がある。
【０００５】
また、ネマチック液晶状態を示す高分子液晶の場合、配向膜の使用、基材の表面処理という事前処理を施さなくても、界面活性剤の添加により配向することが知られているが、液晶の電気的性質などの物性を変化させるという問題がある。
さらにネマチック液晶はせん断印加により配向することが知られている。しかしながら、せん断が消失するとその配向状態は保持されなく、ネマチック液晶素子として用いることが困難である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１７５８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来のネマチック液晶の配向技術で必要であった配向膜の使用、基材の表面処理という事前処理を施すことなくかつ液晶の物性を変化させることなく持続的に配向する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、基材上に、少なくともネマチック液晶性化合物およびゲル化剤を含む塗布液を溶融させた状態でせん断をかけながら塗布し、溶融したゲル化剤をゲル化し、その後ネマチック液晶性化合物を液晶状態にするとともに配向させることを特徴とするネマチック液晶素子の製造方法である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記塗布液を、ゲル化剤のゲル化温度より２〜１２℃高温条件下で、ゲル化温度より低い基材上に塗布することを特徴とする請求項１に記載のネマチック液晶素子の製造方法である。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記ゲル化剤が、塗布方向に繊維状集合体を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のネマチック液晶素子の製造方法である。
【００１１】
請求項４記載の発明は、前記ネマチック液晶性化合物が、前記繊維状集合体の形成方向に平行に配向することを特徴とする請求項３に記載のネマチック液晶素子の製造方法である。
【００１２】
請求項５記載の発明は、前記ネマチック液晶性化合物が重合性液晶化合物を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のネマチック液晶素子の製造方法である。
【００１３】
請求項６記載の発明は、前記塗布液が、重合性化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５に記載のネマチック液晶素子の製造方法である。
【００１４】
請求項７記載の発明は、せん断をかけながら塗布することによりネマチック液晶性化合物を配向させた後、重合固定化することを特徴とする請求項５または６に記載のネマチック液晶素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、従来ネマチック液晶の配向において必要であった配向膜の使用、基材の表面処理という事前処理を施すことなく、かつ液晶の物性を変化させることなくネマチック液晶をホモジニアス配向することができ、その配向状態を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に用いる基材は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリイミドなどのプラスチックフィルムやガラス基材を用いることができる。
【００１７】
本発明に用いる塗布液は、少なくともネマチック液晶性化合物及びゲル化剤を含む。
また、前記塗布液は、粘度調整、レベリング等の点から溶剤を含んでいても良い。
【００１８】
なお、本発明では、液晶性化合物は、サーモトロピック液晶性化合物、リオトロピック液晶性化合物のいずれでもよく、また、１種類の液晶性化合物であっても複数種の液晶性化合物を含んでもよい。
【００１９】
また、ネマチック液晶性化合物は、重合性液晶化合物を含んでいても良い。さらにネマチック液晶性化合物以外に重合性化合物を含んでも良い。
これら重合性液晶化合物または重合性化合物を含むことにより、ネマチック液晶性化合物を配向させた後、固定化させることができる。
固定化は熱又は電離放射線を照射により行うことでできる。
【００２０】
また、ネマチック液晶性化合物は、ネマチック液晶状態を形成し得る化合物のことをいい、ネマチック液晶状態は、ネマチック相、ディスコチックネマチック相、ネマチックカラムナー相、キラルネマチック相またはコレステリック相を含む。
なお本発明の配向は、ホモジニアス配向を示す。
【００２１】
前記ネマチック液晶性化合物としては、４−シアノ−４’−ｎ−ペンチルビフェニル、４−シアノ−４’−ｎ−ヘキシルビフェニル、４−シアノ‐４’−ｎ−へプチルビフェニル、４−シアノ−４’−ｎ−オクチルビフェニルを少なくとも１種以上含むものなどを例示できるが、これらに限るものではない。
【００２２】
ゲル化剤は比較的低温でゾル−ゲル転移することで知られている低分子ゲル化剤を用いることが好ましい。
前記ゲル化剤としては、例えば以下に示す化学式（１）〜（３）等が挙げられる。
【００２３】
【化１】
2007094309.tif 000002
【００２４】
【化２】
2007094309.tif 000003
【００２５】
【化３】
2007094309.tif 000004
【００２６】
前記塗布液が、ネマチック液晶性化合物とゲル化剤のみからなる場合、塗布液のゲル化剤の濃度は、液晶化合物に対して０．１〜２０ｗｔ％であることが好ましく、さらに好ましくは１〜５ｗｔ％であることが好ましい。
【００２７】
また、前記塗布液は塗布後、塗布液が乾燥または冷却されていく過程で、ネマチック液晶性化合物が溶融した液体状態から液晶状態に転移する前に、ゲル化剤がゲル化することが重要である。
このようにするためには前記塗布液が、ネマチック液晶性化合物とゲル化剤のみからなる場合、前記ネマチック液晶性化合物における等方相（液体状態）−液晶相（液晶状態）間の相転移温度が、前記ゲル化剤によるゲル化温度より低くなるようにゲル化剤の濃度を適宜調製することが望ましい。
前記塗布液に溶剤を含む場合は、ゲル化点が液晶転移点より早くくるようにゲル化剤または溶剤濃度を適宜設定すればよい。
【００２８】
本発明では、少なくともネマチック液晶性化合物およびゲル化剤を含む塗布液を用いて、均一溶融した状態でゲル化温度以下に冷えた基材上に塗布する。塗布によって加わるせん断によりゲル化剤はせん断方向に異方的に繊維状集合体を複数平行に形成する（図１参照）。
本発明の配向方法は、前記繊維状集合体が液晶構造の規制体として機能させることで、液晶化合物の等方相（液体状態）−液晶相（液晶状態）転移に伴い、繊維状集合体の形成方向にネマチック液晶性化合物を配向させることを図るものであり、塗布液の組成物であるゲル化剤は繊維状集合体の形成により液晶とミクロ相分離するため液晶の電気的性質などの物性に影響を及ぼすことがないものである（図２参照）。
【００２９】
本発明では、塗布液が均一溶融した状態で基材上にせん断をかけながら塗布することを特徴とする。塗布液がゲル化する際に、塗布液供給地点において、供給された塗布液と基材との相対速度差により、塗布液にせん断が加わり、ゲル化剤が繊維状集合体を形成する。
【００３０】
塗布方法としては、所望のせん断がかかればどのような方法でも構わないが、例えばダイコーティング法、グラビアコーティング法、ロールコーティング法、バーコーティング法などの各種コーティング法を用いることができる。
【００３１】
前記塗布液の溶融温度は、塗布装置の機械的安定性から１００℃以下になることが好ましい。さらに、塗布直前まで塗布液を溶融温度に加熱保持することが好ましい。
【００３２】
また、ゲル化剤のゲル化温度より、２〜１２℃、好ましくは４〜８℃高温条件下で塗布することが好ましい。この温度以下で塗布すると、塗布する前に塗布液が部分的にゲル化してしまい、均一に塗布できない。この温度以上で塗布すると、冷却まである程度の時間がかかるため、塗布液がゲル化する際に、ゲル化する塗布液が、塗布液供給する地点から離れる。この場合、基材との間に相対速度差が発生しないため、せん断を加えることができず、異方的に繊維状集合体を形成できない。
【００３３】
このようにして得られたネマチック液晶性素子は、位相差板やその他の液晶素子などへの適用が期待される。
【実施例】
【００３４】
＜実施例＞
ネマチック性液晶化合物として、４−シアノ‐４’−ｎ−ペンチルビフェニルを、ゲル化剤（前記化学式１）をゲル化剤の重量％が２ｗｔ％となるように調合した。
次に塗布液の等方相（液体状体）−液晶相（液晶状態）間の相転移温度、及びゲル化温度を調べた。塗布液は溶融状態からの冷却過程において約５０℃でゲル化し約３５℃でネマチック液晶転移がおきることが、目視および偏光顕微鏡観察によりわかった。
【００３５】
次に、以下の条件で前記塗布液を塗布した。
塗布装置としてはスロットコーターを用い、塗布液を５５℃に保持し、膜厚が５μｍとなるように塗布液を５ｍｌ／ｍ２、１０ｍ／ｍｉｎで塗布した。
塗布面を顕微鏡観察したところ塗布方向にゲル化剤の繊維状集合体が複数平行に配列形成されていることが確認できた。さらに偏光顕微鏡観察によりネマチック液晶性化合物が、繊維状集合体に沿ってホモジニアス配向していることがわかった。
【００３６】
＜比較例１＞
ゲル化剤を用いなかった以外は、実施例１と同様に実施した。実施例１のように塗布面を偏光顕微鏡観察したが、ホモジニアス配向は確認できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の繊維状集合体の形成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の液晶の配列形成の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      基材
２      配列していない無秩序状態の液晶性化合物
３      繊維状集合体の形成したゲル化剤
４      配列した液晶性化合物
【図１】
2007094309.tif 000005
【図２】
2007094309.tif 000006